應該說，面對日軍進攻，東北軍的反應並不慢，他們很快就讓日軍嘗到了苦戰的味道。
儘管北大營的中國守軍在最後時刻奮起抵抗，但由於當時大勢已去，這種抵抗更多的只是象徵意義。「九一八」事變中，第一次讓日軍受到重大損失的戰鬥，發生在9月19日。在日軍試圖攻佔被稱作「南大營」的長春南嶺兵營時，守軍英勇迎戰，和日軍苦鬥十個小時，讓驕橫的關東軍在黑土地上付出了「第一滴血」的代價。
這一仗，日軍不但付出了約兩百名人員傷亡，而且參戰的兩個大隊大隊長均被擊傷，一名佐官陣亡。
南嶺，位於長春以南1.5公里。1907年，清政府調北洋陸軍第三鎮出關在此處修築兵營，統稱為南嶺大營。東北軍時期，這座大營的佔地規模約為30萬平方米，其火炮可直接覆蓋關東軍控制的鐵路，堪稱東北防務的軍事要地。張作霖曾多次派人來此視察。1923年，張學良也曾在此檢閱過南嶺駐軍。「九一八」事變前夕，此處駐防的部隊包括張作舟二十五旅所屬任玉山上校的六七一步兵團和穆純昌上校的東北炮兵第十團，總兵力近4000人（任玉山團2350人，穆純昌團1370人，另有一個輜重營）。其中炮兵團擁有野炮36門，實力雄厚，頗為日軍所忌。
由於這支部隊對日軍控制的鐵路交通線頗有威脅，因此南嶺是「九一八」事變的策劃者石原莞爾、坂垣征四郎計畫中奪取的第一批目標之一。9月19日凌晨，日軍利用駐防在長春的第二師團第四聯隊第一大隊向南嶺發起攻擊，守軍在請示時，得到已經決心降敵的吉林邊防副司令長官公署參謀長熙洽（主政吉林的張作相當時不在東北）的命令，要其不得抵抗。但日軍攻入南嶺兵營後，迅即佔領炮兵第一營的營地，僅15分鐘就將其所屬16門大炮全部破壞。見此情景，守軍義憤填膺，不肯接受不抵抗的命令，強奪軍械庫向日軍反擊。由於日軍投入戰鬥的僅有數百人，佔據兵力優勢的東北軍部隊當即將進入營區的日軍趕了出去，戰鬥打響了。
根據中方記載，南嶺一戰「步兵團和炮兵團的基層軍官，不顧吉林軍署參謀長熙洽（後投敵）不準抵抗的命令，打開軍火倉庫取出彈藥，即以營區陣地進行英勇抵抗。為了更多的殺傷敵人，炮兵團第三營營長張瑞福少校命令部隊，將山炮對準日軍向前運動的密集隊形，用榴霰彈進行近距離的殺傷射擊」。上午，進攻日軍增加到兩個大隊，但仍然無法拿下南嶺兵營，反而損兵折將。中午，日軍駐公主嶺的騎兵第二大隊又趕來增援，同時，關東軍司令官本庄繁下令從旅順開來的步兵第三十聯隊，海城開來的野炮兵第二聯隊第二大隊，均以火車直送長春，加入對南嶺的攻擊。下午4時，南嶺守軍見後援無望，乃焚毀彈藥庫後突圍，日軍始攻佔已成一片廢墟的南嶺兵營。
根據《東京朝日新聞》1931年9月20日報道，戰鬥中日軍傷亡慘重，該報以《出乎意料之多的傷亡》為標題，報道了日軍在進攻南嶺和寬城子時遭到的抵抗，文中提到，不計後來到達參戰的騎兵部隊損失，日軍在此戰中共陣亡63人，負傷119人，另有兩人失蹤。在該報當天的報道中，並提到這一天的戰鬥中還有從哈爾濱趕到長春參戰的39名預備役官兵下落不明，雖未提及是否損失於南嶺戰鬥中，但頗有可能。此戰中，日軍傷亡人員中軍階最高的是第四聯隊第一大隊大隊長小河原浦治，這名出身茨城縣的步兵中佐，似乎是因誤以為中國軍隊會在戰鬥中輕易投降，而大意出現在第一線被擊傷的。另一名日軍大隊長，即獨立守備步兵第一大隊代理大隊長鹿野新一郞少佐（大隊長黑石少佐當時不在軍中）也在戰鬥中被擊成重傷。日軍中陣亡的軍銜最高人員為獨立第一大隊第三中隊長倉本茂少佐（死後特進一級）。根據日本軍方後來製作的軍歌《啊，南嶺》所述，倉本是在進攻中遭到中國軍隊手榴彈的襲擊負傷，停留在兩軍火線內時又被炮彈擊中而死的。
日方報道中並提到鹿野出身宮城縣，其叔父陣亡於日俄戰爭，自己參加過1919年在海參崴和1928年在濟南與中國軍隊的戰鬥；而倉本之父死於日俄戰爭，本人是陸軍士官學校三十一期生，體重兩百磅，在周圍人中被視為沉默寡言的武士典型，卻不料被中國軍隊擊斃於南嶺陣前。
南嶺的抵抗雖然最後歸於失利，但一戰就給日軍造成如此損失，說明東北軍並非不堪一擊。看到「九一八」事變後東北軍在不抵抗政策下撤出關外或叛變投敵的部隊清單，不禁讓人感嘆假如東三省處處皆是南嶺，日軍又怎能肆虐於這塊土地呢？